[其他]一种汽车装载式地质钻机

说明书

本发明属于地质钻机的改进。

在地质钻探中，为了取得迅速的进尺，需要根 据不同的地层结构情况采取不同的钻进工艺。或旋 转，或静压进给，或振动击打，以及它们的不同组 合等。但现有汽车载式常规钻机只具备上述钻进功 能中的某一、二种，而很难将以上全部功能综合在 同一台钻机上。因此地质勘测队往往需要配备多种 类型的钻机才能对付各种复杂地层。

七十年代初，法国FORACO(福拉科)合理钻 探公司推出了一种V.P R.H.钻机，为钻机设计 了一种液压驱动的、带振动锤的旋转动力头，实现 了将击打、旋转、振动和静压功能综合在同一台钻机 的设想，具有很强的钻探能力(见《来华技术座谈资 材(74)012》，中国科学技术情报研究所，1974.7)。

这种带振动锤旋转动力头的缺点是提钻时必须 逐节拆卸钻杆。在钻探过程中(尤其是工程地质钻探)， 为了了解地层各个不同深度处的结构情况，需要频 繁提钻取样。如果每次提钻都得逐节拆卸钻杆，取 样后又逐节装接钻杆继续钻深，耗费的辅助工时将 很多。通常所用钻杆每节长度为3m。以钻进深度 50m为例，提钻一次大约需拆、装钻杆接头各16次， 耗费辅助工时达一次钻进循环时间的90％以上。而 且随着钻进深度的增加，提钻辅助时间所占的比例 还要更大。为减少提钻时拆卸、装接钻杆的操作次 数，有些钻机的旋转动力头采取了空心主轴结构， 使钻杆可以从动力头主轴中心通孔穿过向空中延伸， 从而变提钻时逐节拆卸钻杆为每隔三、四节才拆断 一次，继续钻深时装接钻杆的次数也相应减少。但 是带振动锤的旋转动力头由于被振动锤占据了旋转 动力头顶部的空间位置，不可能实现通孔结构。因 此虽然钻进功能强，其效能的发挥却受到提钻辅助 工时的极大限制。

为避免频繁拆卸、装接钻杆，法国V.P.R.H. 钻机采取了双层套管空气反循环不提钻连续取心的 技术，使用双层套管式钻杆，在密封夹层内通入压 缩空气，利用空气压力将被切断的岩心沿钻杆中心 通孔吹出地面。但该套技术十分复杂，需要配备专 门的钻杆、钻具。国内试用情况表明，效果并不理 想。尤其对于工程地质勘探，经过强大压缩空气吹 出地面的土样已非原始状态，影响了对地质情况的 正确评价。

同时，美国MOBILE DRILL公司采 用“SLIDRAMATIC旋转动力头对孔、离 孔移位装置”(美国专利3,515,228)，生产了若干种 型号的钻机。在提钻时用液压缸将动力头沿横向导 轨移离钻探孔位，让出钻杆向上延伸所需的空间， 改由卷扬机吊钩提升钻杆。这种方式避免了逐节拆 卸、装接钻杆的繁琐操作，变为每隔三、四节才拆 卸一次，节省辅助工时2/3～3/4。但是使用 SLIDRAMATIC离孔移位装置的动力头只 有旋转和静压两种钻探功能，钻探能力较差，不能 对付复杂的地层。

实现钻机动力头横向移位的一个先决条件是， 动力头的结构必须十分紧凑、轻巧。而V.P.R. H.钻机带振动锤的旋转动力头却相当庞大笨重， 以至很难实现横向移位。结构庞大的主要原因是：

1.为了获得足够的振动击打力，振动锤设计 得很大；

2.旋转动力头主轴轴承在加压钻进和提拔钻 具时要承受几吨到十几吨的巨大轴向载荷，不得不 采用大尺寸的滚子轴承，导致了动力头整体尺寸和 重量的加大。

动力头移离钻探孔位的方法，除横向移位以外， 还有使动力头箱体绕侧面铰接耳轴摆动让位的方式， 称为“开箱式”结构，同样也很难实现振动锤与旋 转动力头的固定连接。

针对以上存在问题，本发明通过对振动锤和旋 转动力头的改进，提出了“振动击打、旋转、静压 多功能动力头”横向移离孔位的结构方案。目的在 于使钻机既具备多种钻进功能高度综合、钻探能力 极强的优点，同时又大大减少提钻取样时拆卸、装 接钻杆接头的次数。从提高钻进能力和节省辅助操 作工时两个方面提高钻机的生产效率。

本发明的要点是：

横向移位式振动击打、旋转、静压多功能动力 头采取如附图1、附图2与附图3所示的结构布局 形式。